OpenCV 강좌, 모양의 면적, 둘레 길이 등 기본 분석

1. OpenCV 소개

OpenCV는 2000년대 초반에 개발된 오픈소스 라이브러리로, 컴퓨터 비전 및 이미지 처리에 필요한 다양한 알고리즘을 포함하고 있습니다. 이 강좌의 첫 번째 목표는 이미지 처리의 기초를 이해하고, 이를 바탕으로 모양 분석을 수행하는 것입니다. OpenCV는 C++, Python, Java 등 여러 언어로 사용할 수 있습니다.

2. 환경 설정

먼저 OpenCV를 설치해야 합니다. Python 환경에서 OpenCV를 설치하려면 pip를 사용하여 다음 명령어를 실행합니다:

pip install opencv-python

추가적으로 NumPy도 설치해야 하므로 아래의 명령어를 실행합니다:

pip install numpy

3. 이미지 읽기 및 전처리

이제 이미지를 읽고 전처리해보겠습니다. 아래의 코드는 이미지를 읽고 그레이스케일로 변환하는 예제입니다:

import cv2

# 이미지 읽기
image = cv2.imread('image.jpg')  # 'image.jpg'를 읽어옵니다.
gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)  # 그레이스케일로 변환합니다.

# 결과 출력
cv2.imshow('Grayscale Image', gray)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

위의 코드에서 OpenCV의 imread() 함수를 사용하여 이미지를 읽고, cvtColor() 함수를 사용하여 그레이스케일로 변환합니다. 변환된 이미지는 imshow() 함수로 화면에 출력됩니다.

4. 모양 탐지

모양 탐지를 위해 일반적으로 임계값(thresholding)을 사용하여 이진 이미지를 생성합니다. 아래의 코드는 Otsu의 임계값 방법을 이용한 예제입니다:

# 이진화
_, thresholded = cv2.threshold(gray, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY + cv2.THRESH_OTSU)

# 결과 출력
cv2.imshow('Thresholded Image', thresholded)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

위 코드는 Otsu의 방법을 사용하여 그레이스케일 이미지를 이진화합니다. 이진화된 이미지는 cv2.imshow() 함수로 출력됩니다.

5. 윤곽선 찾기

이진화된 이미지에서 윤곽선을 찾기 위해 findContours() 함수를 사용합니다. 아래 코드는 윤곽선을 탐지하고 그 결과를 화면에 출력하는 예제입니다:

# 윤곽선 찾기
contours, _ = cv2.findContours(thresholded, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

# 윤곽선 그리기
cv2.drawContours(image, contours, -1, (0, 255, 0), 2)

# 결과 출력
cv2.imshow('Contours', image)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

위 코드에서 findContours() 함수는 윤곽선을 탐지하고, drawContours() 함수는 원본 이미지에 윤곽선을 그립니다.

6. 면적과 둘레 길이 계산

탐지된 각 윤곽선에 대해 면적 및 둘레 길이를 계산할 수 있습니다. 아래의 코드는 각 윤곽선의 면적과 둘레 길이를 출력하는 예제입니다:

for i, contour in enumerate(contours):
    area = cv2.contourArea(contour)  # 면적 계산
    perimeter = cv2.arcLength(contour, True)  # 둘레 길이 계산
    
    print(f'Contour {i + 1}: Area = {area}, Perimeter = {perimeter}')  # 결과 출력

위 코드는 각각의 윤곽선에 대해 면적과 둘레 길이를 계산하여 출력합니다. contourArea() 함수는 윤곽선의 면적을 계산하고, arcLength() 함수는 둘레 길이를 계산합니다.

7. 결과 정리

위에서 설명한 내용을 통해 OpenCV를 사용한 기본적인 이미지 분석을 수행할 수 있습니다. 면적과 둘레 길이는 모양 분석에서 중요한 지표가 됩니다. 다음은 전체 코드를 요약한 것입니다:

import cv2

# 이미지 읽기 및 전처리
image = cv2.imread('image.jpg')
gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

# 이진화
_, thresholded = cv2.threshold(gray, 0, 255, cv2.THRESH_BINARY + cv2.THRESH_OTSU)

# 윤곽선 찾기
contours, _ = cv2.findContours(thresholded, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
cv2.drawContours(image, contours, -1, (0, 255, 0), 2)

# 면적과 둘레 길이 계산
for i, contour in enumerate(contours):
    area = cv2.contourArea(contour)
    perimeter = cv2.arcLength(contour, True)
    print(f'Contour {i + 1}: Area = {area}, Perimeter = {perimeter}')

# 결과 출력
cv2.imshow('Contours', image)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

8. 결론

본 강좌에서는 OpenCV를 사용하여 이미지에서 모양의 면적과 둘레 길이를 계산하는 기본적인 방법을 설명하였습니다. 이러한 기법은 다양한 분야에서 적용될 수 있으며, 특히 컴퓨터 비전, 이미지 분석 및 자율주행차 등의 응용 프로그램에서 중요한 역할을 합니다. 향후에는 더욱 복잡한 이미지 처리 기술들, 예를 들어 모양 식별 및 패턴 인식에 대해서도 다룰 예정입니다. 계속해서 OpenCV의 기능을 익혀나가시길 바랍니다!